用于識別車輛的周圍環(huán)境中的天氣狀況的方法和控制設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于識別車輛的周圍環(huán)境中的天氣狀況的方法，一種用于識別車輛的周圍環(huán)境中的天氣狀況的控制設(shè)備以及一種相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]對于車輛中的基于攝像機的硬件與軟件系統(tǒng)而言令人感興趣的是，識別當前主導的天氣狀況一一例如雨、雪、潮濕的行車道、霧、水沫、灰塵等。
[0003]對此，DE 10 2007 062 258 Al描述了一種用于機動車的光學雨傳感器設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在此背景下，借助本發(fā)明提出根據(jù)主權(quán)利要求的用于識別車輛的周圍環(huán)境中的天氣狀況的方法、用于識別車輛的周圍環(huán)境中的天氣狀況的控制設(shè)備以及相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。有利的構(gòu)型由相應(yīng)的從屬權(quán)利要求和下面的說明書得出。
[0005]車輛的周圍環(huán)境中、尤其車輛前方的道路上的天氣狀況可能持久地影響車輛的行駛行為以及車輛的駕駛員的識別有效距離。目前為止的車輛能夠借助例如雨傳感器檢測降水并且匹配車輛的功能。駕駛員必須識別其他的天氣狀況并且相應(yīng)地作出反應(yīng)。在黑暗中，當駕駛員由狀況決定地已經(jīng)觸及傳感器極限時，天氣狀況的及時識別是有問題的。當車輛已經(jīng)要失去地面附著時，車輛中的主動安全系統(tǒng)——如ABS和ESP才能夠?qū)Φ缆返挠商鞖鉀Q定的變化作出反應(yīng)。因此，所述系統(tǒng)僅僅能夠作出反應(yīng)。駕駛員始終對預見性的駕駛負責。
[0006]本發(fā)明基于以下知識:在黑暗中，當不同天氣狀況一一例如雨、雪、霧、揚起的灰塵或干燥天氣占主導時，車輛駕駛員的視野具有不同的特有的特征。通過駕駛員視野的圖像檢測能夠成像圖像信息中的特有的特征。尤其當駕駛員視野由至少一個大燈照明時，所述天氣狀況能夠觸發(fā)天氣典型的光學行為作為特有的特征。對于具有高反射度的對象或在光源上，光能夠通過主導的天氣狀況折射，并且因此觸發(fā)天氣典型的折射行為或散射行為作為特有的特征。
[0007]有利地，車輛中的安全相關(guān)的系統(tǒng)的特有的特征的分析處理能夠提供重要的參數(shù)，所述參數(shù)能夠有助于保證更高的安全性。舒適系統(tǒng)同樣能夠通過天氣狀況的認識改變和匹配控制參數(shù)，以便避免其他信息的錯誤解釋。此外，光學檢測系統(tǒng)能夠使圖像處理匹配于當前的天氣狀況，以便改善不同天氣狀況時的對象識別和分析處理。
[0008]本發(fā)明提出一種用于識別車輛的周圍環(huán)境中的天氣狀況的方法，其中所述方法具有以下步驟:
[0009]在圖像信息中求取至少一個成像特征，其中所述圖像信息代表所述周圍環(huán)境的至少一個區(qū)域的圖像并且所述成像特征代表所述周圍環(huán)境的區(qū)域中的反射性對象或自發(fā)光對象上的光效應(yīng)；以及
[0010]基于所述成像特征與至少一個預期值之間的比較來確定用于表征所述天氣狀況的天氣信息。
[0011]天氣狀況可以理解為大氣現(xiàn)象。例如天氣狀況可以是霧、雨、落下的雨、降雪、落下的雪或也可以是缺少這些。同樣，天氣狀況也可以是大氣現(xiàn)象的結(jié)果。例如風、灰塵或沙子揚起和吹掃。車輛的周圍環(huán)境可以是車輛的視距中的環(huán)境。所述周圍環(huán)境尤其可以是車輛前方的可直接或間接地由車輛的大燈照明的區(qū)域。成像特征可以理解為例如對象的成像質(zhì)量的通過至少一個物理效應(yīng)引起的降低。例如交通指示牌的輪廓可能是模糊地成像的?；蛘邿艨赡芫哂小皶炄Α被蚬鈺?。同樣例如大燈光錐中的降水或冷凝空氣濕度作為成像特征是可見的。那么水結(jié)晶或水滴可以將入射光在很大程度上朝大燈方向反射。圖像信息可以理解為圖像文件，例如光柵圖。在光柵圖中，光柵狀設(shè)置的像素可以分別代表一個像點。像點可以具有亮度值和/或顏色值。光效應(yīng)例如可以理解為對象上和/或從大燈至對象的光程上和/或從對象至鏡頭的光程上的光折射或光衍射或光反射或光散射。反射性對象或自發(fā)光對象例如可以理解為反射體、道路指示牌、街燈、大燈、冰晶、雪花、水滴、灰塵顆粒、冰面、水面等。天氣信息可以是由當前的天氣狀況導致的天氣信息。例如天氣信息可以是關(guān)于視距或關(guān)于道路狀況的信息。預期值可以理解為所存儲的值，其例如在過去作為在類似的對象和類似的天氣狀況的情況下的過去的成像特征而記錄。因此，所述預期值可以是圖像的區(qū)域的亮度分布、形狀、延展或布置或其組合。通過比較可以發(fā)現(xiàn)最大的一致性并且將分配給所選擇的預期值的天氣狀況作為天氣信息來提供。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，所述光效應(yīng)可以代表至少一個明暗梯度，并且在所述求取的步驟中可以由成像特征求取所述明暗梯度的散射特征值和/或折射特征值，其中所述散射特征值代表反射性對象或自發(fā)光對象周圍的圖像區(qū)域中的光散射，而所述折射特征值代表反射性對象或自發(fā)光對象周圍的圖像區(qū)域中的光折射。在所述確定的步驟中還將所述散射特征值和/或所述折射特征值與所述散射特征值和/或所述折射特征值的至少一個預期值進行比較。明暗梯度可以理解為從一個亮的點到一個相鄰的較暗的點的亮度落差。例如，白色像素與黑色像素之間的明暗梯度是大的。在灰色像素和深灰色像素之間，明暗梯度是小的。例如空氣中的水滴可以折射光。因此，與空氣純凈時相比，例如光源和暗的背景之間的邊緣處的明暗梯度更小。因此，從車輛的駕駛員來看，例如在霧中另一車輛的車輛大燈具有所謂的光暈。光暈從大燈離開越來越暗。因此，在此明暗梯度是小的。散射特征值可以代表例如光暈的大小。霧越濃，光暈可能越大。光暈同樣可以布置在由車輛照明的逆反射性對象一一如反射體上。折射特征值可以代表光暈中的光分解成譜分量。大的折射特征值例如可以表明空氣中的冰晶。用于散射特征值的預期值可以是所保存的、代表確定的散射的程度的經(jīng)驗值。用于折射特征值的預期值可以是所保存的、代表確定的折射的程度的經(jīng)驗值。由此尤其在車輛前方的較大距離上可以識別天氣狀況并且因此已經(jīng)預防性地采取措施。
[0013]此外，所述光效應(yīng)也可以代表光斑的至少一個特性，所述光斑至少由一個由所述車輛的大燈射出的光束引起。在所述求取的步驟中可以由所述成像特征求取所述光斑的位置，并且在所述確定的步驟中還將所述位置與所述位置的預期值進行比較。光斑可以理解為大燈的射束可能引起的高亮度區(qū)域。例如所述光斑可以成像來自大燈的光束的輪廓。光斑可以投影到道路上。但所述光斑也可以通過微粒上的反射“懸浮”在車輛前方?！皯腋　钡墓獍呖梢跃哂信c所投影的光斑不同的形狀。同樣地，“懸浮”的光斑可以在與所投影的光斑不同的位置上被感知?！疤匦浴笨梢源砉獍叩男螤詈臀恢?。位置例如可以反映光斑投影在道路上并且道路反射光還是光的大部分已經(jīng)通過微粒反射。微粒可以是例如灰塵、水滴或冰晶。所述位置的預期值可以是代表在確定的天氣狀況下光斑的預期的位置的經(jīng)驗值。由此，尤其可以特別簡單和可靠地識別霧。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，在所述求取的步驟中還可以由所述成像特征求取所述光斑的高度和寬度，其中所述高度代表所述光斑的表象的垂直延展，并且所述寬度代表所述光斑的表象的水平延展。在所述確定的步驟中還將所述高度與所述高度的預期值進行比較以及將所述寬度與所述寬度的預期值進行比較。光斑的高度和寬度可以理解為所述光斑的表象的尺寸。例如，所述高度和/或?qū)挾瓤梢源碓诳v向于和/或橫向于所述車輛的定向上的像素的可數(shù)的數(shù)量。所述高度和/或所述寬度的預期值可以是代表在確定的天氣狀況下光斑的預期的高度和/或?qū)挾鹊慕?jīng)驗值。通過測量光斑可以特別簡單地區(qū)分不同的天氣狀況，因為光斑相對于車輛僅僅根據(jù)天氣狀況改變其位置，因為大燈牢固地固定在車輛上。
[0015]根據(jù)另一種實施方式，所述光效應(yīng)可以代表至少一個地面亮度，并且在所述求取的步驟中由所述成像特征求取所述地面亮度的光分布。在所述確定的步驟中還將所述光分布與所述光分布的預期值進行比較。地面亮度可以理解為從車輛出發(fā)可感知的道路亮度。光分布可以代表在道路上亮的和暗的位置的可感知的分布。例如在潮濕的行車道的情況下所發(fā)射的光的僅僅一小部分被反射回車輛。所發(fā)射的光的剩余部分可能在全反射下由潮濕的行車道遠離車輛地定向反射。在雪覆蓋的行車道的情況下，例如所發(fā)射的光的大部分可以大面積地漫反射回車輛。在干燥的行車道的情況下，所發(fā)射的光的中間部分可以反射回車輛。在迎面駛來的車輛的情況下，所述關(guān)系可能相反，因為在雨的情況下由迎面駛來的車輛作為全反射地反射開的光相應(yīng)于直接的大燈射束射到自身車輛上。在雪的情況下，光可能大面積地漫反射。所述光分布的預期值可以是代表在確定的天氣狀況下地面亮度的預期的光分布的經(jīng)驗值。由此可以將車輛前方的道路狀況作為特別安全性相關(guān)的參數(shù)檢測，并且匹配安全性與舒適性系統(tǒng)的校正性干預，并且使車輛的駕駛員注意。
[0016]在本發(fā)明的一種附加的實施方式中，所述光效應(yīng)可以代表地面附近的側(cè)區(qū)域中的至少一個亮度，其中所述側(cè)區(qū)域布置在所述車輛的側(cè)面在由所述車輛的大燈直接照明的區(qū)域之外。在所述求取的步驟中由所述成像特征求取所述亮度的側(cè)區(qū)域亮度值，并且在所述確定的步驟中還將所述側(cè)區(qū)域亮度值